JP2012052870A - マスクブランク検査装置およびその光学調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＵＶ光を検査光とする多層膜マスクブランクのマスクブランク検査装置において、プラズマ光源の位置を短時間で、かつ正確に位置決めする。
【解決手段】ＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４によりＥＵＶ光を捉えるマスクステージ７の位置をあらかじめ記憶し、この位置におけるＥＵＶ光の第１強度分布を計測しておく。光源６を再設置した後、ＥＵＶ光を捉えるマスクステージ７の位置でのＥＵＶ光の第２強度分布をＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４の位置座標の関数として計測し、第１強度分布と第２強度分布とが一致するように光源微動機構２３によって光源６を移動させる。さらに、散乱体２５にＥＵＶ光を照射し、散乱したＥＵＶ光の第３強度分布を２次元アレイセンサーＳＥで検知し、第３強度分布に応じて、光源６を光源微動機構２３によって移動させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、マスクブランク検査装置およびその光学調整方法に関し、特に、ＥＵＶ光を検査光としてマスクブランクの位相欠陥を検出するマスクブランク検査装置およびそのマスクブランク検査装置に備わるプラズマ光源の位置を調整する方法に適用して有効な技術に関するものである。

現在、半導体デバイスは、回路パターンが描かれた原版であるマスクに露光光を照射し、上記回路パターンを、縮小光学系を介して半導体基板（以下、ウエハという）の主面上に転写する光リソグラフィを繰り返し用いることによって生産されている。

しかし、近年は、半導体デバイスの微細化への要求に応じて、光リソグラフィの露光光よりも波長の短いＥＵＶ（Extreme Ultra-Violet）光を用いるＥＵＶリソグラフィの開発が進められている。このＥＵＶリソグラフィを用いることによって回路パターンの解像度の向上を図ることができる。

ＥＵＶ光の波長域（例えば中心波長１３．５ｎｍ）では、透過マスクブランクが物質の光吸収の関係で使えないことから、石英ガラスまたは低熱膨張ガラスからなる基板の上にモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とを交互に積層した多層膜反射基板がマスクブランクとして用いられている。このマスクブランクの上に吸収体パターンを形成して、ＥＵＶリソグラフィ用のマスクを構成する。

しかし、ＥＵＶリソグラフィでは、マスクブランクに２〜３ｎｍ程度の高さ異常が発生すると、その高さ異常が、吸収体パターンが形成された面からの反射光に大きな位相変化を与える。その結果、ウエハの主面上に転写されたパターンに欠陥が生じる。そのため、吸収体パターンをマスクブランクの上に被着させる前に、マスクブランクに発生した高さ異常（以下、位相欠陥という）を検出することが必要である。

マスクブランクに生じた位相欠陥を検出する検査方法には、レーザ光をマスクブランクに照射し、その乱反射光から位相欠陥を検出する欠陥検査法と、露光に用いる波長と同じ波長のＥＵＶ光を用いて位相欠陥を検出する同波長（at wavelength）欠陥検査法がある。レーザ光を検査光とする欠陥検査法は、これまでも多くのマスク検査に用いられており、実績を有する方法であるが、マスクブランクの多層膜表面にある欠陥にのみ感度を有する。これに対して、ＥＵＶ光を検査光とする欠陥検査法は、マスクブランクの多層膜内部および底部にある欠陥まで検出することができるので、レーザ光を検査光とする欠陥検査法よりもマスクブランクの欠陥検査には適していると考えられる。

例えば特開２００３−１１４２００号公報（特許文献１）には、レーザーパルスを照射して生成されるプラズマ光源から発生するＥＵＶ光を、拡大照明光学系を用いて捕集し、その捕集された照明光を、照明用反射鏡で反射させて反射型マスクの被検査領域を照射する多層膜マスク欠陥検査方法が開示されている。

また、特開平０６−３４９７１５号公報（特許文献２）には、放射光から取り出された軟Ｘ線によってステージに取り付けられた反射型Ｘ線マスクを照射し、反射したＸ線をウオルターミラーに導いて、検出器上に反射型Ｘ線マスクの像を拡大結像させるＸ線マスク検査装置が開示されている。

また、米国特許出願公開第２００４／００５７１０７号明細書（特許文献３）には、検出器から所定の距離に放射線源を配置し、検出器と放射線源との間に集光レンズを配置、集光レンズと検出器との間に色消しフレネル光学部品を配置した反射型リソグラフィマスクの検査道具が開示されている。

また、特開２００７−２１９１３０号公報（特許文献４）には、ドット状パターンの暗視野検出像の信号強度が最大となるフォーカス位置および／またはホール状パターンの暗視野検出像の信号強度が最大となるフォーカス位置に設定して、マスクブランクの欠陥検出を行うマスクブランクの欠陥検査方法および欠陥検査装置が開示されている。

また、特開２００３−４２９６７号公報（特許文献５）には、まず紫外レーザ光源の容器の外側を、防振台に設けられた係合もしくは嵌合部材等を用いて機構的に位置決めし、次に検出器に４分割形の受光素子を用いて、ＸＺ方向の受光素子の出力が同じになるようにミラーなどをアクチュエータ等により微動するパターン欠陥検査装置が開示されている。

特開２００３−１１４２００号公報 特開平０６−３４９７１５号公報 米国特許出願公開第２００４／００５７１０７号明細書 特開２００７−２１９１３０号公報 特開２００３−４２９６７号公報

ところで、ＥＵＶ光を検査光とするマスクブランク検査装置では、以下に説明する課題を有している。

マスクブランク検査装置は、ＥＵＶ光を生成するプラズマ光源を備えている。しかし、そのプラズマ光源は、約１Ｇ〜３Ｇパルスの発光を行うとプラズマ発生部が劣化するため、電極またはプラズマを安定生成するための部品等を交換する必要がある。例えば繰り返し周波数２ｋＨｚのプラズマ光源を、マスクブランクの検査のために連続運転すると、１ヶ月に２〜４回は電極またはプラズマを安定生成するための部品等を交換する必要がある。

そのため、部品等の交換またはメンテナンスごとに、プラズマ光源の内部に生成するプラズマ発光点の位置を、マスクブランク検査装置に固定された照明光学系または結像光学系に整合させなければならない。実際、プラズマ光源をマスクブランク検査装置の所定位置から移動した場合、再度プラズマ光源を設置してもプラズマ光源の位置に５０〜７０μｍ程度のずれが生じる。検出の信頼性を維持するためには、できるだけ短時間で、かつ高い精度でプラズマ光源の位置を再現する必要がある。しかし、未だ正確にプラズマ光源を位置決めすることのできる調整方法が確立されていないため、部品等の交換またはメンテナンスごとに、プラズマ光源の位置を再現するための多大な時間を要してしまうという課題がある。

本発明の目的は、ＥＵＶ光を検査光とする多層膜マスクブランクのマスクブランク検査装置において、プラズマ光源の位置を短時間で、かつ正確に位置決めすることのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。

この実施の形態は、マスクブランクを載置して、ＸＹ軸方向に移動可能なステージと、ＥＵＶ光を発する光源と、光源から発するＥＵＶ光を捕集して、ステージ上の所定の被検査領域を照射する照明光学系と、ステージの一部に設置され、微小開口を介してＥＵＶ光の照射量を検知できるＥＵＶ光検知手段と、ステージの他の一部に設置され、光源から発するＥＵＶ光を散乱させる散乱体と、被検査領域から散乱するＥＵＶ光を捕集して、結像させる結像光学系と、結像光学系で得られた検出像を２次元の信号として取り込み、検出信号として保有する画像検出器と、光源を微動させる光源微動機構とを備えるマスクブランク検査装置である。

また、この実施の形態は、マスクブランク検査装置の光学調整方法であり、ステージの一部に設置され、微小開口を介してＥＵＶ光の照射量を検知できるＥＵＶ光検知手段によりＥＵＶ光を捉えることのできるステージの第１位置を記憶し、そのステージの第１位置におけるＥＵＶ光の第１強度分布をＥＵＶ光検知手段により計測する工程と、光源を再設置した後、ＥＵＶ光を捉えることのできるステージの第２位置においてＥＵＶ光の第２強度分布をＥＵＶ光検知手段により位置座標の関数として計測する工程と、ＥＵＶ光の第１強度分布とＥＵＶ光の第２強度分布とが一致するように光源を光源微動機構によって移動させる工程とからなる第１ステップと、ステージの他の一部に設置され、ＥＵＶ光を散乱させる散乱体にＥＵＶ光を照射する工程と、結像光学系を介して散乱体で散乱したＥＵＶ光の第３強度分布を画像検出器で検知する工程と、ＥＵＶ光の第３強度分布に応じて、光源を光源微動機構によって移動させる工程とからなる第２ステップとを有している。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

ＥＵＶ光を検査光とする多層膜マスクブランクのマスクブランク検査装置において、プラズマ光源の位置を短時間で、かつ正確に位置決めすることのできる技術を提供することができる。

（ａ）は本実施の形態１によるＥＵＶリソグラフィ用マスクの吸収体パターンが形成された面の要部平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った一部を拡大して示す要部断面図である。 本実施の形態１によるＥＵＶ投影露光装置の概略図である。 （ａ）は本実施の形態１による位相欠陥を有するマスクブランクの要部断面図、（ｂ）は本実施の形態１による位相欠陥を有するマスクブランクに吸収パターンおよびバッファ層が形成されたＥＵＶリソグラフィ用マスクの要部断面図である。 本実施の形態１によるマスクブランク検査装置の全体の構成を示す概略図である。 本実施の形態１によるマスクブランク検査装置の光学系およびステージ系の部分を拡大して示す構成図である。 本実施の形態１によるＥＵＶ光検出用フォトダイオードで得られるＥＵＶ光の強度分布を示すグラフ図である。 本実施の形態１によるマスクブランク検査装置の光学系およびステージ系の部分を拡大して示す構成図である。 本実施の形態１による２次元アレイセンサーに到達して検出されるＥＵＶ光の強度分布を示すグラフ図である。 本実施の形態１によるマスクブランク検査装置の光学調整方法の各ステップを説明するフロー図である。 本実施の形態２によるマスクブランク検査装置の光学系およびステージ系の部分を拡大して示す構成図である。 本実施の形態２によるマスクブランク検査装置の光学系およびステージ系の部分を拡大して示す構成図である。

以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態において、ウエハと言うときは、Ｓｉ（Silicon）単結晶ウエハを主とするが、それのみではなく、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハ、集積回路をその上に形成するための絶縁膜基板等を指すものとする。その形も円形またはほぼ円形のみでなく、正方形、長方形等も含むものとする。

また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態１によるマスクブランク検査装置およびこのマスクブランク検査装置の光学調整方法について説明する。

まず、ＥＵＶリソグラフィ用マスクについて図１（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）はＥＵＶリソグラフィ用マスクの吸収体パターンが形成された面の要部平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿った一部を拡大して示す要部断面図である。

図１（ａ）に示すように、ＥＵＶリソグラフィ用マスクＭの中央部には、半導体集積回路装置の回路パターンを有するデバイスパターンエリアＭＤＥを有し、周辺部には、ＥＵＶリソグラフィ用マスクＭの位置合わせのためのマークまたはウエハアライメントマークなどを含むアライメントマークエリアＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＡ４が配置されている。

また、図１（ｂ）に示すように、ＥＵＶリソグラフィ用マスクＭのマスクブランクは、石英ガラスまたは低熱膨張ガラスからなる基板ＭＳと、基板ＭＳの主面に形成されたＭｏとＳｉとを交互に積層（例えば各層が４０層程度）した多層膜ＭＬと、多層膜ＭＬ上に形成されたキャッピング層ＣＡＰと、基板ＭＳの裏面（主面と反対側の面）に形成されたＥＵＶリソグラフィ用マスクＭを静電チャックするためのメタル膜ＣＦとにより構成されている。基板ＭＳの厚さは、例えば７〜８ｍｍ程度であり、多層膜ＭＬの厚さは、例えば３００ｎｍ程度である。さらに、キャッピング層ＣＡＰ上にバッファ層ＢＵＦを介して吸収体パターンＡＢＳが形成されている。吸収体パターンＡＢＳの厚さは、例えば５０〜７０ｎｍ程度である。

次に、ＥＵＶリソグラフィ用マスクを用いるＥＵＶ投影露光装置について図２を用いて説明する。図２はＥＵＶ投影露光装置の概略図である。

図２に示すように、光源１から発する中心波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、多層膜反射鏡からなる照明光学系２を介してＥＵＶリソグラフィ用マスクＭの吸収体パターンが形成された面（以下、パターン面という）を照射する。パターン面からの反射光は、多層膜反射鏡からなる縮小投影光学系３を通過してウエハ４の主面上にパターンを転写する。ウエハ４はステージ５に搭載されており、ステージ５の移動とパターン転写の繰り返しにより、ウエハ４の所望の領域にパターンを多数転写する。

次に、ＥＵＶリソグラフィ用マスクのマスクブランクに生じる位相欠陥について図３（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は位相欠陥を有するマスクブランクの要部断面図、図３（ｂ）は位相欠陥を有するマスクブランクに吸収パターンおよびバッファ層が形成されたＥＵＶリソグラフィ用マスクの要部断面図である。

図３（ａ）に示したマスクブランクの要部断面図は、基板ＭＳ上に多層膜ＭＬを被着させる際に、基板ＭＳの主面に微細な窪みが存在したまま上記多層膜ＭＬを被着させた結果、凹形状の位相欠陥ＰＤが生じた一例を示している。

この位相欠陥ＰＤを残したままバッファ層ＢＵＦおよび吸収体パターンＡＢＳを形成すると、図３（ｂ）に示すように、隣接する吸収体パターンＡＢＳの間にそのまま凹形状の位相欠陥ＰＤが残存する。２〜３ｎｍ程度の位相欠陥ＰＤの窪みが存在すると、ＥＵＶリソグラフィではウエハの主面上に転写するパターン投影像が乱れて、ウエハの主面上の転写パターンに欠陥が生ずる。

従来の光リソグラフィ用マスクでは、透過型マスクブランクの表面に数ｎｍ程度の凹凸があっても、これを無視することができる。従って、ＥＵＶリソグラフィ用マスクと従来の光リソグラフィ用マスクとでは、欠陥転写に関して実質的に大きな差があり、ＥＵＶリソグラフィ用マスクでは、位相差を与えるマスクブランクの位相欠陥ＰＤの発生を回避しなければならない。そのため、ＥＵＶリソグラフィ用マスクでは、吸収体パターンＡＢＳおよびバッファ層ＢＵＦを形成する前のマスクブランクの段階で、マスクブランクの位相欠陥ＰＤを検出する必要がある。

次に、本実施の形態１によるマスクブランク検査装置の全体の構成について図４を用いて説明する。図４はマスクブランク検査装置の全体の構成を示す概略図である。

マスクブランク検査装置は、ＥＵＶ光を用いて暗視野検査像を収集する検査装置である。マスクブランク検査装置は、ＥＵＶ光（ＥＵＶ検査光、照明光）ＢＭを発生する光源（ＥＵＶ光源、プラズマ光源）６、マスクブランクＭＢを載置するためのマスクステージ７、照明光学系ＣＩＯ、結像光学系ＤＰＯ、２次元アレイセンサー（画像検出器）ＳＥ、センサー回路８、パターンメモリ９、信号処理回路１０、タイミング制御回路１１、マスクステージ制御回路１２、および装置全体の動作を制御するシステム制御コンピュータ１３などで構成されている。また、マスクパターンに関する種々のデータを格納するデータファイル１４が備えられている。

光源６には、必要に応じて波長選択フィルター、圧力隔壁手段、または飛散粒子抑制手段などが備えられている。結像光学系ＤＰＯは凹面鏡Ｌ１と凸面鏡Ｌ２とから構成され、集光ＮＡ＝０．２、中心遮蔽ＭＡ＝０．１、倍率２６倍の暗視野結像光学系を構成するシュバルツシルド光学系である。

位相欠陥の有無が検査されるマスクブランクＭＢは、ＸＹＺの３軸方向に移動可能であるマスクステージ７上に載置される。光源６から発する中心波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光ＢＭは、照明光学系ＣＩＯを通して収束ビームに変換された後、多層膜ミラーＰＭで折り曲げられてマスクブランクＭＢの所定の領域を照射する。マスクブランクＭＢの位置は、マスクステージ７に固定されたミラー１５の位置をレーザ測長器１６で読み込むことにより、マスクステージ７の位置情報として得られる。この位置情報は位置回路１７に送られ、システム制御コンピュータ１３で認識できる。一方、ビームスプリッタＢＳＰによりＥＵＶ光ＢＭの一部を分岐してＥＵＶ光用センサー１８で光量をモニタし、照明強度補正回路１９において信号処理のための閾値を設定することができる。このビームスプリッタＢＳＰは、例えばＭｏとＳｉとを交互に数対から１０対程度積層した多層膜で構成することが出来る。

マスクブランクＭＢからの反射光のうちパターン部または欠陥部で散乱した光は、結像光学系ＤＰＯを介して収束ビームＳＬＩを形成し、２次元アレイセンサーＳＥに集光する。すなわち、２次元アレイセンサーＳＥには、マスクブランクＭＢの暗視野検査像が形成され、その結果、マスクブランクＭＢに残存する位相欠陥ＰＤは検査画像の中で輝点として検出される。検出された位相欠陥ＰＤについては、その位置および欠陥信号の大きさなどの情報が記憶装置２０に記憶されるとともに、種々の情報をパターンモニタ２１または画像出力部２２を介して観察することができる。

さらに、光源６または光源６内のプラズマ発光部分（プラズマ発光点）を支える部材をＸＹＺの３軸方向に微動させる光源微動機構２３が設けられている。また、マスクブランクＭＢを載置するマスクステージ７の一部には、微小開口を介してＥＵＶ光を検出するＥＵＶ光検出用フォトダイオード（ＥＵＶ光検知手段）２４が設けられている。さらに、マスクステージ７の他の一部にはＥＵＶ光を散乱させる散乱体２５が設けられている。

次に、本実施の形態１によるマスクブランク検査装置の光学調整方法について図５〜図８を用いて説明する。図５はマスクブランク検査装置の光学系およびステージ系の部分を拡大して示す構成図、図６はＥＵＶ光検出用フォトダイオードで得られるＥＵＶ光の強度分布を示すグラフ図、図７はマスクブランク検査装置の光学系およびステージ系の部分を拡大して示す構成図、図８は２次元アレイセンサーに到達して検出されるＥＵＶ光の強度分布を示すグラフ図である。

マスクブランク検査装置の光学調整は、第１ステップとこれに続く第２ステップとによって行われ、第１ステップにおいて光源６の大まかな位置決めを行い、第２ステップにおいて光源６の位置を微調整する。

まず、第１ステップについて図５および図６を用いて説明する。

図５に示すように、マスクブランク検査装置の光学系については、あらかじめ、光源６内のＥＵＶ光を発するプラズマ発光点、照明光学系ＣＩＯ、結像光学系ＤＰＯ、２次元アレイセンサーＳＥが所定の位置関係を保つように光軸調整がなされている。また、光軸調整がなされている場合には、照明光束の中心はＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４の中央部と一致し、このときのマスクステージ７の位置（第１位置）が記憶されている。

ここで、前述したように、部品等の交換または光源６のメンテナンスを施した後に光源６を再設置すると、例えばプラズマ発光点の位置Ｐ１はプラズマ発光点の位置Ｐ２に移動する。その結果、位置Ｐ２にあるプラズマ発光点から発したＥＵＶ光は照明光学系ＣＩＯを介して、図５に示す点線の経路を進み、マスクステージ７の所定の位置（第１位置）とは異なる位置（第２位置）を照明することになる。

この照明位置の移動量は１００μｍ程度と僅かではあるが、マスクブランク上で結像光学系ＤＰＯの光軸からずれた位置を照明するので、検査に寄与するＥＵＶ光の強度が低下して、検出感度の低下を招く。そこで、光源６を再設置した後、プラズマ発光点の位置Ｐ２を、光軸調整された本来のプラズマ発光点の位置Ｐ１に微動する必要がある。

図６は、ＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４で得られるＥＵＶ光の強度分布を示す図である。図６の縦軸は、ＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４の直上に配置された微小開口を通して得られるＥＵＶ光の強度であり、横軸はＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４が設けられたマスクステージ７の位置である。曲線Ｒ１は光軸調整された本来のプラズマ発光点の位置Ｐ１におけるＥＵＶ光の強度分布である。また、曲線Ｒ２はプラズマ発光点の位置Ｐ２におけるＥＵＶ光の強度分布であり、マスクステージ７をマスクステージ制御回路１２によって移動させて、照明光束の中心とＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４の中央部とを一致させて得られるＥＵＶ光の強度分布である。

図６に示すように、光源６を再設置した後に照明光束の中心が光軸調整されている場合と比べてどのくらいずれているかが分かるので、そのずれを補正するように光源微動機構２３を駆動して、光源６のプラズマ発光点の位置Ｐ２を所定の位置Ｐ１に合わせることができる。図６では、光源６の位置ずれを１次元方向のみ示しているが、実際は平面内の２次元方向（ＸＹの２軸方向）の位置ずれを把握して調整する。さらに、ＥＵＶ光の強度が所定レベルに達するように光軸方向にも微動調整して、３次元方向（ＸＹＺの３軸方向）の調整を行うこともできる。

次に、第２ステップについて図７および図８を用いて説明する。

図７は、マスクステージ７上に設置された散乱体２５の表面で散乱したＥＵＶ光がシュバルツシルド光学系で構成される結像光学系ＤＰＯを通過して２次元アレイセンサーＳＥに到達する状態を示している。散乱体２５の表面が、被検査物であるマスクブランクの表面と同じ高さとなるように、散乱体２５はマスクステージ７上に設置されている。この構成により、結像光学系ＤＰＯが鏡面反射光を遮断しても、散乱体２５からのＥＵＶ光を２次元アレイセンサーＳＥに到達させることができる。

この散乱体２５は、マスクブランクと同様に、石英ガラスまたは低熱膨張ガラスからなる基板の主面にＭｏとＳｉとを交互に積層した多層膜が形成されている。その表面は反射面であり、かつ表面ラフネスを積極的に大きくしている。適宜、多層膜上にパターンを形成してもよい。

図８に、２次元アレイセンサーＳＥに到達し、検出されるＥＵＶ光の強度分布を示す。分布Ｓ１はプラズマ発光点の位置が本来のプラズマ発光点の位置Ｐ１にある場合に２次元アレイセンサーＳＥに読み込まれ、既に記録されているＥＵＶ光の強度分布である。また、分布Ｓ２はプラズマ発光点の位置が調整できていない場合に２次元アレイセンサーＳＥに読み込まれたＥＵＶ光の強度分布である。分布Ｓ１に対する分布Ｓ２のずれを補正するように光源微動機構２３を駆動して、光源６のプラズマ発光点の位置を所定の位置Ｐ１に合わせることができる。

なお、マスクステージ７上に固定された散乱体２５を用いる代わりに、その表面にラフネスを有する多層膜が形成された反射基板、またはその表面に散乱光を発生させる（ＥＵＶ光を散乱させる）散乱パターンを有する多層膜が形成された反射基板を別途準備して、マスクステージ７上に載置してもよい。ただし、この場合は、光軸調整であっても上記反射基板をマスクステージ７上に載置する工程が追加される。

また、光源６の位置ずれが常に第２ステップで補正できる範囲であれば、第１ステップを省略することも可能である。

次に、本実施の形態１によるマスクブランク検査装置の光学調整方法の手順について図９を用いて説明する。図９はマスクブランク検査装置の光学調整方法の各ステップを説明するフロー図である。

（ステップＳ１０１）まず、光軸調整がなされている状態において、照明光束の中心とマスクステージ７の一部に設置されたＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４の中央部とを一致させることができるマスクステージ７の位置（第１位置）をあらかじめ記憶する。また、そのマスクステージ７の位置（第１位置）におけるＥＵＶ光の強度分布（第１強度分布）をＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４により計測する。

（ステップＳ１０２）次に、部品等の交換または光源６のメンテナンスを施した後、マスクブランク検査装置に光源６を再設置する。

（ステップＳ１０３）再設置した光源６から発し、マスクステージ７に到達するＥＵＶ光の強度分布（第２強度分布）を、それを捉えるＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４の位置座標の関数として計測する。

（ステップＳ１０４）そして、ステップＳ１０３で計測したＥＵＶ光の強度分布（第２強度分布）が、ステップＳ１０１であらかじめ計測していたＥＵＶ光の強度分布（第１強度分布）と一致するか否かを調べる。

（ステップＳ１０５）もし、一致していなければ、プラズマ発光点のずれ量を求めて光源微動機構２３の補正量を算出し、光源６の位置を所定の補正量だけ微動してＥＵＶ光の強度分布を一致させる。ここで、１回微動させただけではＥＵＶ光の強度分布の一致度が悪い場合は、再度ステップＳ１０４およびステップＳ１０５を繰り返してもよい。

（ステップＳ１０６）その後、マスクステージ７上に設置された散乱体２５がＥＵＶ光に照射される位置となるように、マスクステージ制御回路１２によりマスクステージ７を移動して、位置決めをする。

（ステップＳ１０７）散乱体２５の表面は、被検査物であるマスクブランクの表面と同じ高さになるように調整されている。散乱体２５で散乱したＥＵＶ光のうち、シュバルツシルド光学系で構成される結像光学系ＤＰＯを通過した成分が２次元アレイセンサーＳＥに到達して散乱像を形成するので、そのＥＵＶ光の強度分布（第３強度分布）を２次元アレイセンサーＳＥで読み取る。

（ステップＳ１０８）さらに、ステップＳ１０７で読み取ったＥＵＶ光の強度分布が、光軸調整された状態でのＥＵＶ光の強度分布と一致するかどうかを判定する。判定の内容は、光軸がずれて強度分布が傾いていないか、所定の強度を確保しているかなどである。ＥＵＶ光の強度分布が所定の強度分布と一致していれば光軸調整は終了する。

（ステップＳ１０９）もし、一致していなければ、光源６の位置を所定の補正量だけ微動して強度分布を一致させる。ここで、１回微動させただけではＥＵＶ光の強度分布の一致度が悪い場合は、再度ステップＳ１０８およびステップＳ１０９を繰り返してもよい。

以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０９の手順により、光軸調整が終了する。

このように、本実施の形態１によれば、マスクブランク検査装置において、マスクブランクＭＢからの鏡面反射光が２次元アレイセンサーＳＥに到達しない暗視野検査光学系であっても、検査用ＥＵＶ光の進行経路である照明光学系ＣＩＯと結像光学系ＤＰＯとの光軸調整を、ＥＵＶ光ＢＭを用いて短時間に精度よく実施することができる。その結果、光源６の位置を短時間で、かつ正確に位置決めすることができる。これにより、部品等の交換または光源６のメンテナンスに伴うマスクブランク検査装置の調整時間を短縮することができるので、精度の高いマスクブランクＭＢの欠陥検出を継続して実施することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２では、前述した実施の形態１において説明したマスクブランク検査装置の光学調整方法と同様に、第１ステップとこれに続く第２ステップとによって行われる。すなわち、第１ステップにおいて光源６の大まかな位置決めを行い、第２ステップにおいて光源６の位置を微調整する。しかし、本実施の形態２によるマスクブランク検査装置の光源部および照明光学系の構成が、前述した実施の形態１によるマスクブランク検査装置のものと異なっている。

本実施の形態２によるマスクブランク検査装置の光学調整方法について図１０および図１１を用いて説明する。図１０および図１１は、本実施の形態２によるマスクブランク検査装置の光学系およびステージ系の部分を拡大して示す構成図である。

図１０に示すように、光源６は、光軸調整されている状態でプラズマ発光点の位置Ｐ１から発するＥＵＶ光の照明光束の主光線が水平方向に進むように設置されている。照明光学系ＣＩＯは２枚の反射鏡と微小開口部であるアパーチャＡＰＴとから構成され、光源６から発するＥＵＶ光は最初の反射鏡（第１の反射鏡）で反射収束し、アパーチャＡＰＴを通過後、第２の反射鏡を介してマスクステージ７側に向かう照明光束を形成する。マスクステージ７、結像光学系ＤＰＯ、２次元アレイセンサーＳＥ、制御系などの構成は、前述した実施の形態１によるマスクブランク検査装置と同様の構成である。

光軸調整された状態では、照明光学系ＣＩＯ内にあるアパーチャＡＰＴがマスクブランクを照明する有効光源として作用し、このアパーチャＡＰＴの位置が変化しない限り、マスクステージ７に到達するＥＵＶ光の照明光束の位置は不変である。

ここで、部品等の交換または光源６のメンテナンスを施した後に光源６を再設置すると、プラズマ発光点の位置Ｐ１が位置Ｐ２に移動する。その結果、位置Ｐ２にあるプラズマ発光点から発したＥＵＶ光のうち強度が最大となる成分はアパーチャＡＰＴからずれて、アパーチャＡＰＴを通過する照明光束は、図１０に示す点線の経路を進み光量が低下する。前述した実施の形態１と同様に、ＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４でＥＵＶ光を計測すると、光量が低下した強度分布が得られる。すなわち、検査に寄与するＥＵＶ光の強度が低下して検出感度の低下を招く。

そこで、光源微動機構２３を駆動して光源６のプラズマ発光点の位置をＸＹＺの３軸方向に微動し、ＥＵＶ光検出用フォトダイオード２４で計測される強度分布が光軸調整された状態で得られる強度分布と同等になる位置を求めて、光源６の位置決めを行う。

その後、さらに、図１１に示すように、マスクステージ７上に設置された散乱体２５にＥＵＶ光が到達するようにマスクステージ７の位置決めをし、前述した実施の形態１と同様に、この散乱体２５の表面で散乱したＥＵＶ光を、シュバルツシルド光学系で構成される結像光学系ＤＰＯを通過させて２次元アレイセンサーＳＥに到達させる。２次元アレイセンサーＳＥで読み取ったＥＵＶ光の強度分布が、光軸調整された状態でのＥＵＶ光の強度分布と実質的に一致するように光源６の位置を微動させて光軸調整を終了する。

このように、本実施の形態２によれば、照明光学系ＣＩＯ内に固定のアパーチャＡＰＴを有し、マスクブランクＭＢからの鏡面反射光が２次元アレイセンサーＳＥには到達しない暗視野検査光学系であっても、検査用ＥＵＶ光の進行経路である照明光学系ＣＩＯと結像光学系ＤＰＯとの光軸調整を、ＥＵＶ光を用いて短時間に精度良く実施することができる。その結果、光源６の位置を短時間で、かつ正確に位置決めすることができる。これにより、部品等の交換または光源６のメンテナンスに伴うマスクブランク検査装置の調整時間を短縮することができるので、精度の高いマスクブランクＭＢの欠陥検出を継続して実施することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明は、ＥＵＶ光を検査光とするマスクブランクの欠陥検査装置およびその欠陥検査装置に備わるＥＵＶ光源の位置を調整する方法に適用することができる。

１ 光源
２ 照明光学系
３ 縮小投影光学系
４ ウエハ
５ ステージ
６ 光源（ＥＵＶ光源、プラズマ光源）
７ マスクステージ
８ センサー回路
９ パターンメモリ
１０ 信号処理回路
１１ タイミング制御回路
１２ マスクステージ制御回路
１３ システム制御コンピュータ
１４ データファイル
１５ ミラー
１６ レーザ測長器
１７ 位置回路
１８ ＥＵＶ光用センサー
１９ 照明強度補正回路
２０ 記憶装置
２１ パターンモニタ
２２ 画像出力部
２３ 光源微動機構
２４ ＥＵＶ光検出用フォトダイオード（ＥＵＶ光検知手段）
２５ 散乱体
ＡＢＳ 吸収体パターン
ＡＰＴ アパーチャ
ＢＵＦ バッファ層
ＢＭ ＥＵＶ光（ＥＵＶ検査光、照明光）
ＢＳＰ ビームスプリッタ
ＣＡＰ キャッピング層
ＣＦ メタル膜
ＣＩＯ 照明光学系
ＤＰＯ 結像光学系
Ｌ１ 凹面鏡
Ｌ２ 凸面鏡
Ｍ ＥＵＶリソグラフィ用マスク
ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＡ３，ＭＡ４ アライメントマークエリア
ＭＢ マスクブランク
ＭＤＥ デバイスパターンエリア
ＭＬ 多層膜
ＭＳ 基板
Ｐ１，Ｐ２ プラズマ発光点の位置
ＰＤ 位相欠陥
ＰＭ 多層膜ミラー
Ｒ１，Ｒ２ 曲線
Ｓ１，Ｓ２ 分布
ＳＥ ２次元アレイセンサー（画像検出器）
ＳＬＩ 収束ビーム

Claims (9)

1. マスクブランクを載置して、ＸＹ軸方向に移動可能なステージと、
   ＥＵＶ光を発する光源と、
   前記光源から発する前記ＥＵＶ光を捕集して、前記ステージ上の所定の被検査領域を照射する照明光学系と、
   前記ステージの一部に設置され、微小開口を介して前記ＥＵＶ光の照射量を検知できるＥＵＶ光検知手段と、
   前記被検査領域から散乱する前記ＥＵＶ光を捕集して、結像させる結像光学系と、
   前記結像光学系で得られた検出像を２次元の信号として取り込み、検出信号として保有する画像検出器と、
   前記光源を微動させる光源微動機構と、
   を有することを特徴とするマスクブランク検査装置。
2. 請求項１記載のマスクブランク検査装置において、さらに、前記ステージの他の一部に、前記光源から発する前記ＥＵＶ光を散乱させる散乱体を有することを特徴とするマスクブランク検査装置。
3. 請求項１記載のマスクブランク検査装置において、前記結像光学系は、暗視野結像光学系であることを特徴とするマスクブランク検査装置。
4. 請求項１記載のマスクブランク検査装置において、前記ＥＵＶ光検知手段は、フォトダイオードであることを特徴とするマスクブランク検査装置。
5. マスクブランクを載置して、ＸＹ軸方向に移動可能なステージと、ＥＵＶ光を発する光源と、前記光源から発する前記ＥＵＶ光を捕集して、前記ステージ上の所定の被検査領域を照射する照明光学系と、前記ステージの一部に設置され、微小開口を介して前記ＥＵＶ光の照射量を検知できるＥＵＶ光検知手段と、前記ステージの他の一部に設置され、前記ＥＵＶ光を散乱させる散乱体と、前記被検査領域から散乱する前記ＥＵＶ光を捕集して、結像させる結像光学系と、前記結像光学系で得られた検出像を２次元の信号として取り込み、検出信号として保有する画像検出器と、前記光源を微動させる光源微動機構とを備えるマスクブランク検査装置の光学調整方法であって、
   （ａ）前記ＥＵＶ光検知手段が前記ＥＵＶ光を捉える前記ステージの第１位置をあらかじめ記憶し、前記ステージの前記第１位置における前記ＥＵＶ光の第１強度分布を前記ＥＵＶ光検知手段により計測する工程と、
   （ｂ）前記（ａ）工程の後、前記光源を再設置する工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記ＥＵＶ光検知手段が前記ＥＵＶ光を捉える前記ステージの第２位置における前記ＥＵＶ光の第２強度分布を、前記ＥＵＶ光検知手段の位置座標の関数として計測する工程と、
   （ｄ）前記（ａ）工程で計測された前記ＥＵＶ光の前記第１強度分布と、前記（ｃ）工程で計測された前記ＥＵＶ光の前記第２強度分布とを比較し、前記第１強度分布と前記第２強度分布とが一致するように前記光源を移動する工程と、
   （ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記散乱体に前記ＥＵＶ光を照射する工程と、
   （ｆ）前記散乱体で散乱した前記ＥＵＶ光の第３強度分布を、前記結像光学系を介して前記画像検出器で検知する工程と、
   （ｇ）前記（ｆ）工程で検知された前記ＥＵＶ光の前記第３強度分布に応じて、前記光源を移動する工程と、
   を有することを特徴とするマスクブランク検査装置の光学調整方法。
6. 請求項５記載のマスクブランク検査装置の光学調整方法において、前記散乱体は、基板と、前記基板の主面に形成された多層膜からなり、前記多層膜の表面は反射面であることを特徴とするマスクブランク検査装置の光学調整方法。
7. 請求項５記載のマスクブランク検査装置の光学調整方法において、前記散乱体は、基板と、前記基板の主面に形成された多層膜と、前記多層膜の表面に形成された散乱光を発生させる散乱パターンとからなることを特徴とするマスクブランク検査装置の光学調整方法。
8. 請求項５記載のマスクブランク検査装置の光学調整方法において、前記結像光学系は、暗視野結像光学系であることを特徴とするマスクブランク検査装置の光学調整方法。
9. 請求項５記載のマスクブランク検査装置の光学調整方法において、前記ＥＵＶ光検知手段は、フォトダイオードであることを特徴とするマスクブランク検査装置の光学調整方法。

Images